Решением проблемы стало применение цифровых модемов, работающих на поднесущей частоте. Основным требованием к таким радиомодемам стало условие формирования сигнала со спектром, лежащим в диапазоне частот от 300 Гц до 3,4 кГц.

Это привело к созданию двух стандартов модуляции поднесущей MSK для каналов тональной частоты, которые получили отдельное название — FFSK. Для скорости передачи 1200 бит/с частота передачи нуля выбрана 1200 Гц, частота передачи единицы выбрана 1800 Гц. Временные диаграммы сигнала FFSK приведены на рисунке 1.

Рисунок 1. Временные диаграммы сигнала FFSK 1200

Как было определено в предыдущем разделе, это эквивалентно модуляции поднесущей частоты 1500 Гц с девиацией ±300 Гц. Для определения спектра данного сигнала можно представить его как сумму двух амплитудно-модулированных сигналов с центральными частотами 1200 и 1800 Гц. Как известно, спектр (16) таких колебаний описывается формулой sin(x)/x. Спектры АМ сигналов с центральными частотами 1200 и 1800 Гц со скоростью передачи 1200 бит/с, а также сумма этих спектров в линейном масштабе, приведены на рисунке 2.

Рисунок 2. Формирование спектра FFSK 1200

На этом же рисунке штриховой линией приведен график суммы данных сигналов. Как видно из рисунка, спектры суммируются в диапазоне частот от 1200 до 1800 Гц, достигая максимума на центральной частоте 1500 Гц. В остальном диапазоне частот спектральные составляющие вычитаются. Это обеспечивает большую скорость спада боковых лепестков спектра (12 дБ/окт). Результирующий энергетический спектр сигнала FFSK 1200 в логарифмическом масштабе приведен на рисунке 3.

Рисунок 3. Спектр сигнала FFSK 1200 в логарифмическом масштабе

Как видно из рисунка 3, основная энергия сигнала (98%) сосредоточена в полосе частот 900 ... 2100 Гц, что уже полосы частот канала в полосе частот канала тональной частоты 0,3 ... 3,4 кГц. Поэтому сигнал FFSK 1200 проходит через радиотракты обычных аналоговых радиостанций практически без искажений.

Для скорости передачи 2400 бит/с частота передачи нуля выбрана 1200 Гц, а частота передачи единицы выбрана 2400 Гц. Как было определено в предыдущем разделе, это эквивалентно модуляции поднесущей частоты 1800 Гц с девиацией частоты ±600 Гц. Временные диаграммы модулирующего сигнала и, соответствующего ему сигнала FFSK-2400, приведены на рисунке 4.

Рисунок 4. Временные диаграммы сигнала FFSK 2400

Спектры АМ сигналов с центральными частотами 1200 и 2400 Гц со скоростью передачи 2400 бит/с, а также сумма этих спектров в линейном масштабе, приведены на рисунке 5, а результирующий энергетический спектр сигнала FFSK 2400 в логарифмическом масштабе — на рисунке 6.

Рисунок 5. Формирование спектра FFSK 2400

Рисунок 6. Спектр сигнала FFSK 1200 в логарифмическом масштабе

Как видно из рисунка 6, основная энергия сигнала (95%) сосредоточена в полосе частот канала тональной частоты 0,3 ... 3,4 кГц. Поэтому сигнал FFSK 2400 проходит через радиотракты обычных аналоговых радиостанций практически без искажений.

Конкретный выбор частот, кратных скорости передачи данных позволил осуществлять формирование отрезков синусоид с непрерывной фазой просто из табличных значений. Для этого не требуется большая производительность процессора, поэтому не обязательно в качестве FFSK модуляторов и демодуляторов использовать сигнальные процессоры. В радиотехнических устройствах с FFSK сигнализацией часто для этой цели используются платы с применением обычных микроконтроллеров.

 

Источник: www.digteh.ru